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1、第十章第十章 直流稳压电源直流稳压电源整流电路整流电路滤波电路滤波电路稳压电路稳压电路第1页/共53页电源变压器:将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。整流电路:将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。滤波电路:将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。稳压电路:清除电网波动及负载变化的影响,保持输出电压uo的稳定。10.1直流电源的组成及各部分的作用直流电源的组成及各部分的作用整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路整整 流流 电电 路路滤滤 波波 电电 路路稳稳 压压 电电 路路u1u2u3u4uo第2页/共53页10.2 整流电路整流电路1.单相单相半波整流
2、电路半波整流电路二极管导通，uL=u2二极管截止,uL=0u2 0 时:u20时:整流电路的分析方法及其基本参数整流电路的分析方法及其基本参数u2uLuD t 2 3 4 0第3页/共53页主要参数：2。输出电流平均值Io：1。单相半波整流电路输出电压平均值第4页/共53页脉动系数S：整流输出电压的基波峰值与输出电压平均值之比。单相半波整流电路查电路书的傅利叶级数的基波第5页/共53页二、二极管的选择二极管承受的最高反向电压：二极管的正向平均电流：二极管的选择：第6页/共53页单相半波整流电路优缺点：单相半波整流电路简单易行，所用二极管数量少。但是由于它只利用了交流电压的半个周期，所以输出电压
3、低，交流分量大（即脉动大），效率低。因此，这种电路仅适用于整流电流较小、对脉动要求不高的场合。第7页/共53页例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V，负载电阻为100，试问：（1）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。（2）电网电压波动范围是10%10%，二极管承受的最大反向电压和流过的最大电流平均值各为多少？2。二极管承受的最高反向电压：二极流过的最大平均电流：解：1。负载上电压平均值：负载上电流平均值：第8页/共53页全波整流电路 U2Uo输出电流平均值IL（AV）二极管的平均电流ID（AV）输出电压平均值UO（AV）所承受的最大反向电压UR第9页/共53页单相单相桥式整流
4、电路桥式整流电路一、组成：由四个二极管组成桥路一、组成：由四个二极管组成桥路第10页/共53页习惯画法简化画法第11页/共53页集成硅整流桥：u2uL+-+第12页/共53页u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通导通，D1、D3截止截止u2正半周时正半周时:D1、D3导通导通，D2、D4截止截止二、工作原理：二、工作原理：第13页/共53页三、输出电压平均值和输出电流平均值第14页/共53页四、二极管的选择二极管承受的最高反向电压：二极管的正向平均电流：二极管的选择：第15页/共53页优点：在相同的变压器副边电压下，对二极管的参数要求是一样的，并且还具有输出电压高、脉动小。应用广泛。缺点：二
5、极管数量，损耗较大。第16页/共53页利用桥式整流电路实现正、负电源u2负半周时：负半周时：D2、D4 导通导通，D1、D3截止截止u2正半周时正半周时:D1、D3导通导通，D2、D4截止截止第17页/共53页例题：如图所示，已知变压器副边电压有效值为30V，负载电阻为100，试问：（1）负载电阻上的电压平均值和电流平均值各为多少。（2）电网电压波动范围是10%10%，二极管承受的最大整流平均电压和最高反向工作电压至少为多少？2。二极管承受的最高反向电压：。二极管承受的最高反向电压：二极管流过的最大整流平均电流：二极管流过的最大整流平均电流：解：解：1。负载上电压平均值：。负载上电压平均值：负
6、载上电流平均值：负载上电流平均值：第18页/共53页10.7 电路如图所示，变压器副边电压有效值U2150V，U2220V。试问：（1）输出电压平均值UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？（2）各二极管承受的最大反向电压为多少？解：（1）两路输出电压分别为 UO10.45（U21U22）31.5V UO20.9U2218V D2、D3的最大反向电压 （2）D1的最大反向电压第19页/共53页10.8 电路图所示,求：（1）分别标出uO1和uO2对地的极性（2）uO1、uO2分别是半波整流还是全波整流？（3）当U21U2220V时，UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？(4）当U2118V，
7、U2222V时，画出uO1、uO2的波形；并求出UO1（AV）和UO2（AV）各为多少？(3)UO1（AV）UO2（AV）0.9U210.9U2218V （4）UO1（AV）UO2（AV）0.45U210.45U2218V 解：（1）均为上“”、下“”。（2）均为全波整流。作业：10.5-10.8第20页/共53页10.3.1电容滤波电路电容滤波电路10.3滤波电路滤波电路u2 uC时：二极管导通，C充电u2 uC时：二极管截止，C放电工作原理:利用电容的充放电,使输出电压平滑.cd段,D1,D3截止.滤波效果:输出电压变得平滑,且输出值提高.取决于放电时间，愈大，输出电压愈平滑，平均值愈大组
8、成组成:在桥式整流电路与负载间并联电容在桥式整流电路与负载间并联电容ab.bc段,D1,D3导通;第21页/共53页RLC不同时的uO的波形第22页/共53页近似估算:U（）=1.2U2一般取：(T:电源电压的周期)主要参数：输出电压平均值脉动系数 为了获得较好的滤波效果，在实际电路中，应选择滤波电容的容量满足RLC=（35）T2的条件。由于采用电解电容，考虑到电网电压的波动范围为10，电容的耐压值应大于 1.1 2U2。在半波整流电路中，为获得较好的滤波效果，电容容量应选得更大些。第23页/共53页二极管的导通角每只二极管的导通角小于整流管导电时间越短 冲激电流越大选用大容量的整流管，一般最
9、大整流平均电流大于负载电流的倍第24页/共53页解：因为：U（）=1.2U2实际可选取容量的电容作滤波电容第25页/共53页倍压整流电路倍压整流电路分析时的两个要点：设负载开路，电路进入稳态。u2负半周，u2加C1上电压对C2充电：PD2C2A，最终u2正半周C1充电：AD1C1B，最终P二倍压整流电路第26页/共53页倍压整流电路多倍压整流电路+从不同端点可引出所需的多倍压直流输出。第27页/共53页电感滤波电路电感滤波电路组成组成:在桥式整流电路与负载间串联电感在桥式整流电路与负载间串联电感L。输出电压平均值:UO(AV)=0.9U2对谐波分量:f 越高，XL 越大,电压大部分降在电感上。
10、因此，在输出端得到比较平滑的直流电压。对直流分量:XL=0 相当于短路,电压大部分降在RL上优点:输出电压平滑,脉动小,导通角接近,二极管寿命增长.第28页/共53页复式滤波电路复式滤波电路 为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合为进一步改善滤波特性，可将上述滤波电路组合起来使用。起来使用。第29页/共53页 各种滤波电路性能的比较第30页/共53页10.4 稳压管稳压管稳压电路稳压电路引入:整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动,随着负载电阻的变化而变化,则采取稳压措施.限流电阻R10.4.1稳压电路的组成稳压电路的组成第31页/共53页(1)(1)当输入电网电压变化时UiUZU
11、oUoURIRIDZ(2)(2)当负载变化时当负载变化时RL变化变化UoURUoIDZIR10.4.2 工作原工作原理理电网电压变化时,通过限流电阻R上电压变化来抵消UI的变化，使UO不变。负载变化时,通过限流电阻R上电压不变，即IDZ变化IL变化，使UO不变。第32页/共53页10.4.3 稳压电路的性能指标稳压电路的性能指标常用以下参数来说明稳压电源的质量：1、稳压系数：输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比稳压管稳压电路的交流等效电路Sr表明电网电压波动的影响。其值越小，输出电压变化越小。第33页/共53页2、输出电阻RO表明负载电阻对稳压性能的影响。其值越小，输出电压变化越小。稳压
12、管稳压电路的交流等效电路第34页/共53页10.4.4 电路参数的选择电路参数的选择1.稳压电路输入电压的选择:2.稳压管的选择:3.限流电阻的选择:所以：设计时用到第35页/共53页限流电阻的计算（1 1）当输入电压最小，负载电流最大时，流过稳压二极管的电流最小。由此可计算出稳压电阻的最大值。即第36页/共53页 （2 2）当输入电压最大，负载电流最小时，流过稳压二极管的电流最大。此时I IZ Z不应超过I IZmaxZmax，由此可计算出稳压电阻的最小值。即 所以：第37页/共53页在允许范围内,R的值应当偏大些.当其余参数确定的情况下,R愈大,稳压系数愈小,输出电阻愈接近rZ例题:电路如
13、图,已知UI=15V,负载电流为1020m，稳压管的稳定电压，最小稳定电流m，最大稳定电流m动态电阻为(1)(1)求解的取值范围.(2)(2)若R=250R=250,则稳压系数和输出电阻各为多少?第38页/共53页例题:电路如图,已知UI=1V,电网电压允许波动范围，稳压管的稳定电压，最小稳定电流m，最大稳定电流3m负载电阻为(1)(1)求解的取值范围.(2)(2)设滤波电容足够大，变压器副边电压有效值为多少?很小第39页/共53页.串联型稳压电路稳压管稳压电路的缺点：（1 1）带负载能力差（2 2）输出电压不可调1。稳压电路输出电流较小，采用晶体管的 电流放大作用增加负载电流。2。输出电压稳
14、定性不强，引入深度电压负反馈。3。输出电压不可调，改变反馈刚才参数调整输出电压。改进方式：第40页/共53页一、基本调整管电路为了提高带负载能力，在输出端加一射极输出器习惯画法第41页/共53页UUoUo当电网电压或负载变化时：则晶体管的调节作用使输出电压稳定，称其为调整管。调整管起调整作用的条件：负载电流的范围：稳定性不强串联型稳压电路T处于放大区第42页/共53页二、具有放大环节的串联型稳压电路使输出电压可调在射极输出器前加一带有深度负反馈的放大器。调节反馈系数即可调节放大倍数组成：四部分调整管、比较放大、取样电路和基准电压电路第43页/共53页输出电压可调范围：调整管的选择：例题实际选用
15、时，不但要考虑一定的余量，还应按手册上的规定采取散热措施。10.5.2第44页/共53页第45页/共53页 常用的集成三端稳压器的外形及类型常用的集成三端稳压器的外形及类型类型：类型：W7800系列系列 稳定正电压稳定正电压 W7805 输出输出+5V W7809 输出输出+9V W7812 输出输出+12V W7815 输出输出+15V W7900系列系列 稳定负电压稳定负电压 W7905 输出输出-5V W7909 输出输出-9V W7912 输出输出-12V W7915 输出输出-15V1端:输入端2端:公共端3端:输出端123性能稳定、价格低廉而得到广泛的应用。第46页/共53页第47页/共53页输出正负电压第48页/共53页Wll7为可调式正压输出三端稳压器。原理框图可调式负压输出三端稳压器 型号分别是137、237和337，电流也分1.5A、0.5A、0.1A。第49页/共53页第50页/共53页典型应用电路第51页/共53页六、电路如图所示。合理连线，构成5V的直流电源。10.12第52页/共53页感谢您的观看。第53页/共53页